جای خالی انرژی‌های تجدیدپذیر و توسعه فناوری‌ها در برنامه‌های مدیریت انرژی کشور

به گزارش خبرنگار ایسنا، انرژی خورشید یکی از منابع عمده انرژی در منظومه شمسی است. طبق آخرین برآوردهای رسمی اعلام شده عمر این منبع انرژی بیش از 14 میلیارد سال است و در هر ثانیه 2.4 میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود. جرم خورشید حدود 3 هزار و 333 برابر جرم زمین است و می‌توان به عنوان منبع عظیم انرژی تا 55 میلیارد سال آینده به حساب آورد.

این کره نورانی بی‌دریغ انرژی خود را به زمین می‌رساند و بشر با درک مزایای این منبع لایزال همواره در تلاش است از این منبع نهایت بهره را ببرد، به گونه‌ای که در قرن هفتم قبل از میلاد کاربرد انرژی در جوامع بشری متداول شد. مردمان آن زمان از انرژی خورشیدی برای گرمایش، پخت و پز، روشنایی و روشن کردن آتش استفاده می‌کردند و یونانیان و رومیان باستان نیز در معماری‌های خود تلاش داشتند تا از انرژی خورشیدی برای تامین نور و گرما در داخل ساختمان استفاده کنند. این کاربردهای ساده باعث شد که در سال 2002 میلادی بزرگترین سیستم خورشیدی پشت بامی در کالیفرنیا نصب و در سال 2008 نیز بزرگترین پارک خورشیدی در آلمان بوسیله سیستم‌های "تین فیلم" راه‌اندازی شود.

آمارهای آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر نیز نشان می‌دهد تا سال 2030 حجم بهره‌برداری از انرژی خورشیدی از 18 درصد به 36 درصد افزایش می‌یابد که این سرعت دو برابری نشان از روند افزایشی بهره‌برداری از انرژی‌های تجدیدپذیر نسبت به سوخت‌های فسیلی دارد. علاوه بر آن بر اساس آمارها 700 تا 1300 تریلیون دلار تولید ناخالص جهان از طریق این انرژی‌ها تامین می‌شود.

یک سلول خورشیدی ساده در سال 1977 حدود 77 دلار به ازای هر وات هزینه داشت، ولی طبق آمارهای اعلام شده در سه ماهه سوم سال 2017 هزینه یک سلول خورشیدی 21 سنت به ازای هر وات رسیده و کل ماژول مونتاژ شده 39 سنت به ازای هر وات قیمت دارد.

به اعتقاد کارشناسان، ایران 77 هزار مگاوات ظرفیت تامین انرژی برق دارد که نیم درصد آن متعلق به انرژی‌های تجدیدپذیر که بالغ بر 420 مگاوات می‌شود، است که از میزان 77 هزار مگاوات ظرفیت تولید برق، 11 تا 12 هزار مگاوات انرژی برق آبی و بقیه ترکیبی از انرژی‌های سوختی است. این در حالی است که ایران در کاپ 22 متعهد به کاهش 4 درصدی گازهای گلخانه‌ای شده است و یکی از راه‌کارهای کاهش گازهای گلخانه‌ای استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر است. 

از سوی دیگر ایران دارای 60 هزار مگاوات تولید انرژی خورشیدی و 30 هزار مگاوات انرژی بادی است؛ از این رو انرژی‌های تجدیدپذیر به عنوان یک منبع لایزال خداوندی در اختیار کشور قرار دارد. بر اساس آمارهای منتشرشده از سوی سازمان انرژی‌های نو، ایران دارای 300 روز آفتابی است که این عدد نشان از پتانسیل بالای ایران در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر است.

نقشه تابش خورشید در ایران 

جایگاه ایران از نظر تابش خورشید در دنیا

فناوری‌هایی که در کشور توسعه یافت

انرژی که از طریق خورشید به زمین می‌رسد، 10 هزار بار بیشتر از انرژی مورد نیاز انسان است و از آنجایی که مصرف انرژی در سال 2050 (1429 شمسی) 50 تا 300 درصد بیشتر از مصرف امروزی آن خواهد بود، از این رو بر اساس برآوردها اگر تنها یک دهم درصد از سطح زمین با مبدل‌های انرژی خورشیدی پوشانده شود و تنها 10 درصد بازده را داشته باشند برای تأمین انرژی مورد نیاز بشر کافی است. این برآورد منجر به تولید فناوری‌هایی برای دریافت و ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی شد.

برای استفاده از منبع همیشگی انرژی خورشیدی، سه روش وجود دارد که شامل موارد ذیل است:

"بهره‌گیری از سلول‌های خورشیدی (PV)" برای تبدیل انرژی خورشید به ولتاژ DC از طریق سلول‌‏های خورشیدی

"استفاده از انرژی حرارتی خورشید (CSP)" برای متمرکز کردن انرژی خورشید و استفاده از انرژی حرارتی آن برای به حرکت درآوردن توربین و تولید برق 

"سرمایش و گرمایش خورشیدی (SHC)" برای سیستم‌هایی که از انرژی مستقیم خورشید و بدون تبدیل آن به برق، به منظور تولید گرما و سرما استفاده می‌کنند مانند آبگرمکن خورشید

با توجه به اهمیت این حوزه شرکت‌های داخلی به دانش فنی تجهیزات مورد نیاز نیروگاه‌های تجدیدپذیر و پاک چون "صفحات خورشیدی"، "استراکچر خورشیدی"، "اینورتر خورشیدی"، "کابل" و "توربین بادی" دست یافتند.

بر اساس داده‌های سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر و بهره‌وری انرژی برق (ساتبا) 6 شرکت داخلی موفق به تولید صفحات خورشیدی شدند که ظرفیت تولید سالانه آنها از 5 تا 130 مگاوات است. 

یکی از مهمترین اجزای تشکیل دهنده نیروگاه‌های تولید خورشیدی از نظر هزینه‌های تمام شده و استحکام، استراکچر یا سازه نگهدارنده پنل‌های خورشیدی است. در این زمینه 3 شرکت به بومی‌سازی این بخش از تجهیزات خورشیدی اقدام کردند.

اینورتر وسیله‌ای است که جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) برای مصرف، تبدیل می‌کند و در یک سیستم خورشیدی اینورترها، قلب سیستم است؛ چراکه برق DC تولید شده را به AC تبدیل می‌کند. در حال حاضر 4 شرکت اینورترهای سیستم خورشیدی را تولید کردند که ظرفیت سالانه تولید آنها از 500 تا 2400 دستگاه است.

با اتکا به دانش‌های فنی کسب شده تاکنون نیروگاه‌های پراکنده خورشیدی درکشور راه‌اندازی شده‌اند که به این شرح است:

"باد" منبع دیگر تامین انرژی

با توجه به وجود مناطق بادخیز در ایران، موجب رایج شدن ساخت آسیاب‌های بادی از 200 سال پیش از میلاد مسیح شد و هم‌اکنون نیز بستر مناسبی برای گسترش بهره‌برداری از توربین‌های بادی ایجاد شده است، به گونه‌ای که مطالعات و محاسبات انجام شده در زمینه تخمین پتانسیل انرژی باد در ایران نشان می‌دهد که تنها در 26 منطقه از کشور (شامل بیش از 45 سایت مناسب) میزان ظرفیت اسمی سایت‌ها، با در نظر گرفتن یک راندمان کلی 33 درصدی در حدود 6500 مگاوات است.

در سال 2004 تنها 25 مگاوات از 33 هزار مگاوات برق تولید شده در ایران با استفاده از انرژی بادی تولید شد و در سال 2006 میلادی سهم برق تولید شده در ایران با استفاده از انرژی بادی 45 مگاوات بوده که از این نظر رتبه 30 دنیا را کسب کرده است که به نسبت سال 2005 رشد 40 درصدی را نشان می‌دهد. در سال 2008 میلادی نیروگاه بادی منجیل در استان گیلان و بینالود در استان خراسان رضوی ظرفیت 82 مگاوات برق را داشته‌اند. ظرفیت برق بادی در ایران در سال 2009 نیز 130 مگاوات ساعت بوده‌ است.

بر اساس این اعداد، انرژی باد منبع دیگری برای تولید انرژی غیرفسیلی است و نیروگاه‌های بادی ایجاد شده در کشور به این شرح است:

نیروگاه	محل احداث	ظرفیت تولید
منجیل	استان گیلان	90 مگاوات
مزرعه بادی قزوین	کهک	55 مگاوات
مزرعه بادی بینالود	خراسان رضوی	28.2 مگاوات
توربین بادی خواف	خراسان رضوی	2.5 مگاوات
نیروگاه بادی عون بن علی	تبریز	660 کیلووات
نیروگاه بادی صفه	اصفهان	660 کیلووات

این آمارها در حالی ارائه می‌شود که کشورهایی مانند آلمان که پتانسیل انرژی خورشیدی بالایی ندارد، جزو کشورهای پیشرو در زمینه احداث نیروگاه خورشیدی باشد و به گفته دکتر سیروس وطنخواه مقدم، دبیر ستاد توسعه فناوری حوزه انرژی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، مهمترین دلیل این امر عدم اراده جدی در ادوار مختلف برای توسعه منابع انرژی تجدیدپذیر در کشور بوده است. به گفته وی به دلیل متکی بودن کشور به منابع ارزان قیمت نفت اقدامی برای توسعه فناوری‌های مرتبط با انرژی‌های تجدیدپذیر نشده است و این در حالی است که کشور باید خود را برای روزهای بدون نفت آماده کند.

عقب ماندگی‌های کشور در بهره‌برداری از انرژی‌های تجدیدپذیر

دکتر سیروس وطنخواه مقدم، دبیر ستاد توسعه فناوری حوزه انرژی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری در گفت‌وگو با ایسنا، به وضعیت فناوری‌های مورد استفاده در بهره‌برداری از پتانسیل‌های تجدید پذیر در کشور اشاره کرد و ادامه داد: برخورداری از منابع خدادادی برای توسعه کافی نیست و قطعا یکی از مهمترین عوامل توسعه، برخورداری از فناوری استحصال و تبدیل منابع تجدیدپذیر به انرژی است که باید با استفاده از یک برنامه‌ریزی دقیق، دانش فنی آن را به دست بیاوریم.

وطنخواه ادامه داد: متاسفانه وضعیت فعلی توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر تناسبی با منابع ندارد و شاید در بیش از 20 سالی که تلاش‌های زیادی برای توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر صورت گرفته، نتوانستیم در این زمینه پیشرفت قابل توجهی داشته باشیم.

دبیر ستاد توسعه فناوری حوزه انرژی‌ معاونت علمی دلیل این امر را عدم توسعه نیروگاه‌های تجدیدپذیر و فناوری‌های مرتبط با آن دانست و توضیح داد: یکی از کارکردهای توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر، توسعه دانش‌بنیان انرژی‌های تجدیدپذیر است. ما به لحاظ تسلط به دانش فنی و فناوری، قابلیت و توانمندی لازم برای بهره‌برداری از منابع تجدیدپذیرها را باید در کشور داشته باشیم تا اگر روزی منابع سوخت‌های فسیلی و نفت و گاز با مشکلی مواجه شد، بتوانیم از غیر منابع انرژی‌های فسیلی و از طریق انرژی‌های تجدیدپذیر، انرژی مورد نیاز را تولید کنیم.

وی با بیان اینکه از 25 سال قبل توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر در دستور کار مسوولان قرار گرفته است، یادآور شد: بازیگر اصلی این حوزه در این 25 سال وزارت نیرو بوده که با تشکیل سازمان انرژی‌های نو که این سازمان با سازمان بهره‌وری انرژی ادغام شد و سازمان جدیدی به نام "ساتبا" تشکیل شد، اقداماتی را در این زمینه اجرایی کردند.

وطنخواه، توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر را یکی از اهداف این سازمان نام برد و ادامه داد: علی‌رغم همه تلاش‌هایی که در کشور صورت گرفته است، میزان تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر کشور حدود 250 مگاوات بوده که با اقداماتی که در سال 96 انجام شد، این میزان به حدود 300 مگاوات رسیده است.

به گفته وی، 300 مگاوات برق تولیدی انرژی تجدیدپذیر معادل یک سوم نیروگاه اتمی بوشهر (با ظرفیت هزار مگاوات) است که این عدد نشان می‌دهد کشور در این حوزه توسعه زیادی نداشته است.

وی با بیان اینکه منابع تجدیدپذیر انرژی رایگان نیستند و باید بر آن قیمت تعیین کرد، یادآور شد: در این صورت هرگز تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر نمی‌تواند رقابت جدی با اقتصاد رایگان نفت و گاز داشته باشد.

وطنخواه یادآور شد:‌ ایران کشوری است که توسعه آن مبتنی بر نفت و گاز با بودجه دولتی است، لذا بخش خصوصی که سردمدار و بازیگر اصلی در توسعه و سرمایه‌گذاری در حوزه انرژی‌های تجدید پذیر است، نمی‌تواند به راحتی با پتانسیل‌های دولتی رقابت کند؛ چراکه در حوزه سوخت‌های فسیلی کشور بیش از 100 سال است که یارانه می‌پردازد، ولی توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر تنها با بودجه بخش خصوصی صورت می‌گیرد و تنها مکانیزم حمایتی از آن خرید تضمینی برق است.

وی عدم بینش درست نسبت به انرژی‌های تجدیدپذیر در کشور را از دیگر دلایل توسعه نیافتگی این حوزه ذکر کرد و افزود: عده‌ای لزومی برای توسعه این منابع انرژی نمی‌بینند، چون معتقدند منابع نامحدود نفت و گاز کشور می‌تواند در اقصی نقاط توسعه یابد و در مقابل عده‌ای دیگر ادعا می‌کنند که همه پتانسیل کشور در حوزه تجدیدپذیرها بلا استفاده مانده است که به نظر من این ادعا خیلی منطقی نیست.

وطنخواه، منطقی‌ترین راهکار برای توسعه منابع تجدیدپذیر را توسعه متوازن حامل‌های انرژی موجود در کشور دانست و گفت: بی شک انرژی‌های تجدید پذیر در آینده کوتاه مدت نمی‌تواند جایگزین صد در صدی سوخت‌های فسیلی شود، چون نیاز به زیر ساخت‌های زیادی دارد و در این مسیر باید از هر منبع انرژی به صورت بهینه و درست استفاده شود.

ورود شرکت‌های دانش‌بنیان در حوزه تجدیدپذیرها

بر اساس آخرین آمارها بیش از 80 شرکت دانش‌بنیان در حوزه‌های مختلف تجدیدپذیرها فعال هستند که بیشتر این شرکت‌ها نوپا بوده و شرکت‌های بزرگی نیستند که دلیل این امر در اختیار نداشتن بازار بزرگ برای محصولات حوزه تجدیدپذیر در کشور است.

دبیر ستاد توسعه فناوری انرژی‌های تجدید پذیر با بیان اینکه با اقدامات صورت گرفته رغبت و تمایل شرکت‌ها برای ورود به این عرصه بیشتر شده است، خاطر نشان کرد: به گونه‌ای که در سال گذشته برای اولین بار در کشور یک شرکت دانش‌بنیان اقدام به طراحی و ساخت نیروگاه خورشیدی 10 مگاواتی کرد که این اقدام مهمی است که برای اولین بار شرکت‌ها به حوزه فنی و مهندسی وارد شدند.

گرم شدن هوا، افزایش خاموشی‌ها و دست‌های ناتوان برای تامین انرژی

اکنون تابستان پرحرارت 1397 است و با افزایش دمای هوا و رسیدن دما به مرز 50 درجه سانتی‌گراد، شدت مصرف انرژی، خارج از توان نیروگاه‌ها شده است؛ ولی در عوض از سوی وزارت نیرو جداول خاموشی‌ها اعلام شد. این جداول در حالی این روزها دست به دست می‌شود که به باور متخصصان حوزه تجدید پذیرها، راهکار رفع این چالش توسعه نیروگاه‌های پراکنده خورشیدی و بادی و تقویت‌ شرکت‌های دانش‌بنیان فعال در این حوزه است.

بالا بودن شدت انرژی و پایین بودن بهره‌وری انرژی در ایران در مقایسه با کشورهای همتراز، پایین بودن ضریب بازیافت مخازن نفتی و عدم اجرای کامل طرح‌های ازدیاد برداشت، بالا بودن عمر مخازن نفت و گاز کشور و افت تولید طبیعی آنها، بالا بودن تلفات در بخش‌های تولید، تبدیل و عرضه انرژی در کشور، محدودیت‌ در دسترسی به منابع مالی بین‌المللی و فناوری‌های نوین، ناکافی بودن حضور بخش غیر دولتی در سرمایه گذاری‌های بخش انرژی و بالا بودن نرخ انتشار گازهای آلاینده هوا ناشی از رشد بی‌رویه مصرف انرژی و به‌کارگیری فناوری‌های قدیمی و انرژی‌بر در بخش‌های صنعتی، تجاری و خانگی از جمله چالش‌های موجود در بخش انرژی است.

بر این اساس در سند ملی راهبرد انرژی کشور در بخش راهبردهای بخش برق بر بهبود و ارتقای بازار برق و عملکرد آن در تامین مطمئن برق برای تضمین روند توسعه پایدار در کشور، ارتقای سطح امنیت و پایایی در شبکه سراسری برق و افزایش سهم انرژی‌های تجدید پذیر و پاک در ظرفیت تولید برق کشور تاکید شده است.